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長玻璃纖維增強聚丙烯與熱塑性工程塑料的競爭

2025China.cn   2009年03月03日

多年來,對于聚丙烯是否適合于作為儀表板支架的材料一直存在著爭論。與熱塑性工程塑料(ETP)相比,聚丙烯的密度和成本都更低。但是,在需要高精度的復雜部件上,早期聚丙烯的性能及其經濟性都具有局限性。

 

在汽車內飾件應用領域,汽車制造商們一直在努力尋求高性能的熱塑性塑料復合物及其混合加工技術。目前,這兩種技術都已經被應用于汽車前端的關鍵部件制作中,而且OEM(原始設備制造商)和一級供應商們正在想辦法利用這兩種技術來生產機械性能和外觀俱佳的部件。

 

 

寶馬公司曾在其3系列的一款車型中使用填充了滑石粉的聚丙烯來制造儀表板支架,但后來又改用了Nova化學品公司的玻璃纖維增強級Dylark —— 苯乙烯順丁烯二酸酐共聚物,因為后者的功能性更好,在美國,Dylark是制作儀表板最常用的樹脂。20世紀90年代后期,位于加拿大艾伯卡省卡爾加里的Nova化學品公司宣稱,在美國制造的所有儀表板支架中,有三分之二都是采用這種材料模塑而成的。

 

隨著聚丙烯混合物性能的改善和熱塑性工程塑料的發(fā)展,Dylark材料所占有的市場份額已經下降。在歐洲和日本,隨著汽車向小型化方向發(fā)展,聚丙烯已經占據了統(tǒng)治地位。目前,隨著長玻璃纖維增強聚丙烯的出現(xiàn),又再度引起了關于“聚丙烯和熱塑性工程塑料哪個更好”的激烈爭論。

 

Skoda公司(屬大眾公司)在Skoda Fabia汽車中,首先使用了由長玻璃纖維增強聚丙烯制作的儀表板支架。據了解,新一代的大眾高爾夫車型的儀表板支架也將使用同一種技術,而在現(xiàn)有的高爾夫車型中,儀表板支架采用的是GE塑料公司的Noryl聚苯乙烯/聚苯撐醚(PS/PPO)共混材料,這種材料曾經被廣泛用于制作儀表板支架。

 

德國沃爾夫斯堡大眾公司裝飾開發(fā)部的Jochen Blaurock先生曾在德國塑料工程師學會(VDI-K)主持召開的“汽車工程中的塑料”會議上說,長玻璃纖維增強聚丙烯的重要機械性能如硬度、強度、負載熱變形溫度、熱膨脹系數(shù)等,都遠遠超過了類似級別的滑石粉填充聚丙烯,而其成本卻遠遠低于熱塑性工程塑料。

 

盡管如此,人們對長玻璃纖維增強聚丙烯在高溫環(huán)境下能否長期保持優(yōu)越的性能仍抱有疑問,雖然目前的模擬技術已相當成熟,但對此仍然難以預測。

 

歐洲的工程樹脂供應商們堅信,在新一代的車型中,汽車生產商們會重新使用指定的熱塑性工程塑料。有跡象表明,大眾公司不得不對長玻璃纖維增強聚丙烯儀表板進行重大的設計更改,把壁厚從2mm左右增加到了大約3mm。

 

由于歐洲和美國對于儀表板抗沖擊強度的規(guī)定各不相同,使得大眾公司在美國選用了Dow化學品公司的Pulse 630 GF玻璃纖維增強PC/ABS(聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的共混物)材料,用于生產其Phaeton旗艦型轎車美國版的儀表板支架,這種材料是首次在商業(yè)應用中被用于生產整個儀表板支架的。同時,大眾公司為該車的歐洲版選用了Dylark級材料來制作儀表板支架。

 

Dow公司稱,大眾公司之所以為其美國車型選用延展性更好的PC/ABS材料,是因為在模擬試驗中,要求這種車輛必須能避免坐在前面的不系安全帶的乘客遭受撞擊。Dow公司稱,該材料在撞擊中對于能量的吸收要比傳統(tǒng)儀表板材料高出50%。此外,由于Dylark級材料只有與金屬結合時才能滿足要求,從而會增加重量。而新的Pulse級材料,由于其流動性能比Dylark級材料高,而收縮率相當,所以可以采用同樣的注射工藝來生產零件。

Nova化學品公司稱,該公司正在開發(fā)耐沖擊性能和耐熱性能都提高了的Dylark材料,并將很快推出。

 

有趣的是,Dow化學品公司也有長玻璃纖維增強聚丙烯技術。但是,汽車內飾件全球技術權威部門的負責人Hein Koelman先生說,對于儀表板而言,雖然這種材料的價格低廉,但卻存在著高溫性能不好以及易產生翹曲等問題。

 

隨著汽車零部件采購的全球化,日本汽車制造商們在汽車內飾件設計方面的經驗正在影響著歐洲和美國的廠商。舉例來說,馬自達6運動房車的美國版,其儀表板支架采用Basell公司的Hostacom“高級TPO”改性聚烯烴彈性體,這種材料含有填料,但并不是采用玻璃纖維來增強的。此外,在儀表板支架中還采用了鋼管。儀表板零件是由Intertec系統(tǒng)公司制造的。通常,零件采用模內著色,但Intertec公司在儀表板與擋風玻璃相接處100mm寬的范圍上,還是上了涂料。此外,該公司還在中間區(qū)域使用了一塊軟PVC皮,借助該公司的HPI(高性能集成)工藝,用聚氨酯泡沫將表皮與基材結合到一起。

 

Basell公司稱,Hostacom在成本和性能方面都比以前使用的熱塑性工程塑料有所改善。由于儀表板支架仍然需要鮮明的色彩,所以這種材料被要求達到具有較高表面能量的材料級別(CB271PC)以增強泡沫和涂料的附著力。

 

Basell公司的Jeff Leone先生說,在采用了他們的聚烯烴基材料以后,儀表板支架的美觀性和功能性都得到了提高,還滿足了成本方面的要求。他認為,繼歐洲之后,北美市場也在轉向使用聚烯烴基材料。他說,3年前,在北美儀表板市場中,TPO每年的銷售量僅為2000t左右。在今后的2年之內,TPO的銷售量應當能增加到50000t/年,儀表板將為工程聚烯烴材料提供巨大的市場。

 

在歐洲,豪華車的儀表板采用模內裝飾技術已經非常普遍??藙谒梗R菲公司曾在慕尼黑的開放工廠中展示了其帶模內層壓的Decoform注射模塑工藝。此外,Johnson控制器公司也采用這一技術來為梅賽德斯-奔馳的SLK跑車生產儀表板部件;在戴姆勒-克萊斯勒即將推出的Crossfire運動跑車上, Peguform公司正準備將TPO表皮運用到聚丙烯基材上;而Faurecia公司也采用了相同材料的組合,并已經將其應用于沃爾沃和戴姆勒-克萊斯勒轎車的其它部件上。

 

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